2.8 Порядок проведення роботи для розробки принципової електричної схеми
2.8.1 Запустите Electronics Workbench.
2.8.2 Підготуйте новий файл для роботи. Для цього необхідно виконати наступні операції з меню: File/New і File/Save as. При виконанні операції Save as буде необхідно вказати ім'я файлу і каталог, у якому буде зберігатися схема. Рекомендується називати схему на прізвище виконавця.
2.8.3 Перенесіть необхідні елементи з заданої викладачем схеми на робочу область Electronics Workbench. Для цього необхідно вибрати розділ на панелі інструментів (Sources, Basic, Diodes, Transistors, Analog Ics, Mixed Ics, Digital Ics, Logic Gates, Digital, Indicators, Controls, Miscellaneous, Instruments), у якому знаходиться потрібний вам елемент, потім перенести його на робочу область.
2.8.4 З'єднаєте контакти елементів і розташуєте елементи в робочій області для одержання необхідної вам схеми. Для з'єднання двох контактів необхідно клацнути по одному з контактів основною кнопкою миші і , не відпускаючи клавішу, довести курсор до другого контакту. У разі потреби можна додати додаткові вузли (розгалуження). Натисканням на елементі правою кнопкою миші можна одержати швидкий доступ до найпростіших операцій над положенням елемента, таким як обертання (rotate), розворот (flip), копіювання/вирізання (copy/cut), вставка (paste).
2.8.5 Проставте необхідні номінали і властивості кожному елементу. Для цього потрібно двічі клацнути мишею на елементі.
2.8.6 Коли схема зібрана і готова до запуску, натисніть кнопку включення харчування на панелі інструментів. У випадку серйозної помилки в схемі (замикання елемента харчування накоротко, відсутність нульового потенціалу в схемі) буде видане попередження.
2.8.7 Зробіть аналіз схеми, використовуючи інструменти індикації. Висновок термінала здійснюється подвійним натисканням клавіші миші на елементі. У випадку потреби можна користуватися кнопкою Pause.
2.8.8 При необхідності зробіть доступні аналізи в розділі меню Analysis.
3 Моделювання радіоелектронних пристроїв за допомогою програмного комплексу Electronics Workbench
3.1 Підготовка до роботи Electronics Workbench
Для роботи з програмним комплексом Electronics Workbench V.5.0C необхідний IBM - сумісний персональний комп'ютер із процесором I486 (рекомендується Pentium) і операційною системою Windows 3.1 (рекомендується Windows 95 або Windows 98).
Для початку роботи з програмним пакетом необхідно завантажити систему установити Electronics Workbench, якщо це не було зроблено раніше. Потім за допомогою «диспетчера файлів» (для Windows 3.1) або «провідника» (для Windows 95 або Windows 98) відкрити робочий каталог, у якому встановлений пакет і запустити файл, що виконується, WEWB32.EXE. Далі можна зробити настроювання інтерфейсу користувача, якщо це необхідно.
3.2 Моделювання інтегруючого RC – ланцюга
Для початку розробки необхідно завантажити файл-схему в середовище Electronics Workbench, якщо цей файл уже створений і знаходиться на одному з нагромаджувачів комп'ютера. Це робиться за допомогою виконання команди меню File/Open або натисканням на відповідній «гарячій кнопці» на панелі інструментів і подальшим вибором нагромаджувача, каталогу, і імені файлу. Якщо ж файл ще не створений необхідно створити його за допомогою виконання команди File/New і команди File/Save as. При виконанні першої команди буде створені новий файл-схема й у випадку якщо яка або схема вже завантажена в Electronics Workbench, користувачу буде запропоновано зберегти попередню схему. Друга команда призначена для запису файлу на нагромаджувач і установки каталогу й імені, під яким буде зберігатися дана схема /1/.
Далі потрібно нанести на робочу область Electronics Workbench моделі деталей необхідні для моделювання даної схеми. Це робиться за допомогою натискання лівою кнопкою миші на потрібному наборі деталей, після чого буде виведене додаткове вікно, що включає в себе деталі набору, вибором відповідної деталі, при цьому на кнопці з малюнком елемента натискається ліва кнопка миші й елемент переноситься на робочу область (кнопку миші необхідно тримати натиснутою до вибору місця розташування елемента. У даному випадку
Малюнок 3.1 – RC-ланцюг у Electronics Workbench
необхідні: джерело імпульсів (Function Generator), резистор (Resistor), конденсатор (Capacitor), осцилограф (Oscilloscope) і заземлення (Ground). Резистор і конденсатор знаходяться в наборі Basics, заземлення - у наборі Sources, осцилограф і генератор імпульсів - у наборі Instruments.
Кожний елемент має точки з'єднання, які потрібно з'єднати для одержання потрібної схеми. Це робиться вибором контакту лівою кнопкою миші і переносом її до іншого контакту, при цьому створюється провід, що з'єднує їх. При необхідності на провід можна нанести вузол (Connector у наборі Basics). Потім для наочності можна перенести елементи в необхідні місця робочої області. Ця дія також здійснюється натисканням на елементі лівою кнопкою миші і переносом при утриманні в натиснутому стані кнопки. При цьому сполучні проводи будуть переміщені автоматично. При необхідності провід можна також переміщати. На малюнку 3.1 представлений вид інтерфейсу Electronics Workbench після зборки RC – ланцюга.
Коли схема створена і готова до роботи для початку імітації процесу роботи необхідно виконати команду меню клацнути кнопку ввімкнення живлення на панелі інструментів. Дана дія приведе в робочий стан схему й в одному з вікон рядка стану буде показуватися час роботи схеми, що не відповідає реальному і залежить від швидкості процесора і системи персонального комп'ютера, саме тому для розробки складних схем рекомендується використовувати комп'ютери Pentium II c тактовою частотою процесора 266 Мгц. Перервати імітацію можна двома способами. Якщо ви закінчили роботу і перегляд результатів імітації можна повторно клацнути перемикач живлення. Якщо ж потрібно тимчасово перервати роботу схеми, наприклад для детального розгляду осцилограми, а потім продовжити роботу можна скористатися кнопкою Pause, що також розташована на панелі інструментів. Можливість припинення процесу також є великим “плюсом” у порівнянні з традиційним тестуванням радіоелектронних пристроїв /1/.
Тепер, для розширеного аналізу імітації можна змінювати номінали елементів, виводити і надбудовувати термінали приладів. У даному випадку можна переглянути осцилограму на виході RC-ланцюга. Для цього потрібно вивести вікно термінала осцилографа подвійним натисканням на компоненті Oscilloscope. Вид панелі осцилографа представлений на малюнку 3.2.
Малюнок 3.2 – Вид нормальної панелі осцилографа Electronics Workbench
При використанні осцилографа в Electronics Workbench є можливість перегляду сигналу протягом усього часу імітації. Для цього можна скористатися кнопкою Expand і скористатися смугами прокручування зображення, щоб перевести панель у нормальний режим використовується кнопка Reduce.
Вид розширеної панелі осцилографа показаний на малюнку 3.3.
Малюнок 3.3 – Розширена панель осцилографа
Малюнок 3.4 – Панель генератора імпульсів
За допомогою генератора імпульсів можна формувати три види сигналів: синусоїдальний, пилкоподібний і прямокутний. У даному випадку для аналізу потрібний прямокутний імпульс. Для переводу генератора в потрібний режим потрібно натиснути відповідну кнопку на панелі. Також можна змінити інші параметри – частоту й амплітуду сигналу.
Перед зміною деяких параметрів варто відключати джерела живлення схеми, інакше можливе одержання невірних результатів.
Вихідний сигнал інтегруючого ланцюга показаний на малюнку 3.5.
Малюнок 3.5 – Сигнал на виході інтегруючого RC – ланцюга
Для того, щоб змінити які-небудь параметри елементів схеми потрібно двічі клацнути лівою кнопкою миші на потрібному елементі, при цьому буде виведене вікно властивостей елемента. Приклад такого вікна приведений на малюнку 3.6.
Малюнок 3.6 Вікно параметрів резистора
Крім аналізу прямого спостереження за терміналами інструментів Electronics Workbench дозволяє виконати додаткові види аналізу. Як приклад для даної схеми можна привести отримання АЧХ і ФЧХ схеми як чотириполюсника. Тобто при розрахунку на вхід схеми буде подаватися сигнал різної частоти і буде зроблений аналіз залежності виду вихідного сигналу від вхідного. При цьому потрібно буде задати початкову і кінцеву частоти, на яких буде зроблений аналіз. Для проведення цього аналізу потрібно припинити роботу ланцюга, тобто скористатися перемикачем живлення або кнопкою Pause і виконати команду меню Analysis/ AC Frequency. Перед розрахунком буде виведене вікно параметрів аналізу. Вид цього вікна приведений на малюнку 3.7. При необхідності можна змінити деякі з параметрів: Start frequency (початкова частота), End frequency (кінцева частота), Sweep type (тип горизонтальної осі на кінцевому графіку), Number of points (кількість точок аналізу). У даному випадку зручно встановити кількість досліджуваних точок рівним 1000 для одержання більш гладкого графіка, тип горизонтальної осі – логарифмічним і діапазон частот від 1Гц до 100 Кгц.
Малюнок 3.7 – Параметри аналізу AC Frequency
Для одержання графіків АЧХ і ФЧХ потрібно натиснути кнопку Simulate у вікні параметрів аналізу, після чого буде виведене вікно результатів представлене на малюнку 3.8.
Малюнок 3.8 – АЧХ і ФЧХ інтегруючого RC - ланцюга
3.3 Моделювання дифиренціюючого RC – ланцюга
Для моделювання диференціюючого RC – ланцюга можна скористатися вже готовим файлом схеми інтегруючого ланцюга, описаної в пункті 3.2. Для цього необхідно завантажити в середовище Electronics Workbench цей файл, скориставшись командою меню File/Open і вибравши відповідний каталог і файл, і поміняти розташування в схемі резистора і конденсатора. При цьому буде зручно користуватися командою Rotate, що доступна при натисканні правою кнопкою миші на відповідному елементі і пересуванням елементів і проводів шляхом вибору і переносу контактів при натиснутій лівій клавіші миші. Якщо ж файл схеми, описаної в пункті 3.2 відсутній на нагромаджувачах, то можна повторити операції підготовки схеми до роботи, описані в пункті 3.2. Вид створеної схеми приведений на малюнку 3.8.